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일반기술 우주·항공·천문·해양 > 인공위성 자세제어 기술

유체링을 이용한 인공위성 자세제어 기법

본 발명은 인공위성의 3축 비행 자세 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 인공위성 비행 자세제어를 위하여 필요한 토크를 제공하는 유체 링(Fluid rings)의 응용에 의존한다. 인공위성은 동체에 부착된 유체 링을 구비하고 있다. 펌프가 유체의 흐름을 조절하기 위하여 각각의 유체 링 위에 설치된다. 제어 법칙에 따라 각각의 펌프를 사용하여 각각의 유체 링 내부의 유체 흐름을 적절하게 조절하는 것에 의하여 인공위성 축 주위에서 필요한 토크가 원하는 자세제어 기동을 수행하기 위하여 만들어진다. 본 제안서에서 제안된 제어기는 궤도 편이뿐만 아니라 비행 자세 장애에 의하여 발생하는 여기 상태를 완화시키기 위하여 비례 및 미분 항의 제어 법칙을 채택하는 것에 기초한다. 또한 인공위성 자세각 정보 및 탐지 장치에 의하여 제공된 정보에 기초하여 아날로그 논리를 이용하여 실행된다. 본 발명은 일반적으로 타원형 궤도뿐만 아니라 원형 궤도로 운동하는 인공위성의 비행 자세 시스템의 성능을 비교적 저가의 장비로 현저하게 향상시키고 그리고 본 발명에 따른 시스템은 단지 소형 전력 펌프만을 필요로 한다. 이로 인하여 본 발명에 따른 시스템은 장래의 인공위성 임무에서의 적용을 위하여 커다란 잠재력을 제공해 준다고 볼수 있다.개의 유체링을 피라미드 형태로 배치한 장치를 이용한 인공위성 자세제어 기법 제안 4개의 유체링을 피라미드 형태로 배치하고 링의 내부에서 유체의 유동을 발생시켜 작용, 반작용의 원리로 인공위성 자세제어,본 발명은 인공위성의 3축 비행 자세 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 인공위성 비행 자세제어를 위하여 필요한 토크를 제공하는 유체 링(Fluid rings)의 응용에 의존한다. 인공위성은 동체에 부착된 유체 링을 구비하고 있다. 펌프가 유체의 흐름을 조절하기 위하여 각각의 유체 링 위에 설치된다. 제어 법칙에 따라 각각의 펌프를 사용하여 각각의 유체 링 내부의 유체 흐름을 적절하게 조절하는 것에 의하여 인공위성 축 주위에서 필요한 토크가 원하는 자세제어 기동을 수행하기 위하여 만들어진다. 본 제안서에서 제안된 제어기는 궤도 편이뿐만 아니라 비행 자세 장애에 의하여 발생하는 여기 상태를 완화시키기 위하여 비례 및 미분 항의 제어 법칙을 채택하는 것에 기초한다. 또한 인공위성 자세각 정보 및 탐지 장치에 의하여 제공된 정보에 기초하여 아날로그 논리를 이용하여 실행된다. 본 발명은 일반적으로 타원형 궤도뿐만 아니라 원형 궤도로 운동하는 인공위성의 비행 자세 시스템의 성능을 비교적 저가의 장비로 현저하게 향상시키고 그리고 본 발명에 따른 시스템은 단지 소형 전력 펌프만을 필요로 한다. 이로 인하여 본 발명에 따른 시스템은 장래의 인공위성 임무에서의 적용을 위하여 커다란 잠재력을 제공해 준다고 볼수 있다.

보유기관

(재)충남테크노파크

등록일

2007-02-23

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일반기술 우주·항공·천문·해양 > 인공위성 자세제어 기술

관성측정센서의 비모델 복합고장진단기법

종래에 사용되던 항공기의 고장진단 기법은 크게 하드웨어 여분기법과 해석적 여분기법으로 분류된다. 하드웨어 여분기법은 전체 시스템을 복잡하게 만들고 경제적으로 비효율적이며, 해석적 여분기법은 모델링의 불확실성으로 인하여 센서의 고장을 제대로 진단하지 못하는 경우가 발생한다. 항공기의 수학적 모델을 사용하지 않고 위에서 언급한 단점을 보완하기 위하여 웨이블렛 변환이라는 수치적 신호변환기법을 사용하여 무인항공기 시스템과 같은 상대적으로 저가의 시스템에 쉽게 적용할 수 있다.○ 기술 개요 및 특징: 개시된 관성측정센서의 비모델 복합고장진단기법은 복수의 관성측정센서에 대한 측정신호를 하드웨어 여분에 기반한 패러티식(Parity equation)으로 계산하여 관성측정센서의 고장을 진단하는 단계와 관성측정센서의 각각의 신호를 가지고 이산 웨이블렛 변환(discrete wavelet transform)을 수행하고 그 변환값에 대해 직렬감시(in-line monitoring)를 수행하여, 어떤 관성측정센서에 고장이 발생하는지 고장 분리하는 단계를 포함한다. 본 기술에 의하면 항공기의 수학적 모델을 사용하지 않기 때문에, 무인항공기 시스템과 같은 저가형의 항공기의 복합 고장진단 및 분리에 쉽게 적용할 수 있다.

보유기관

서울대학교

등록일

2008-01-31

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일반기술 우주·항공·천문·해양 > 인공위성 자세제어 기술

특이점 문제를 개선한 제어 모멘트 자이로스코프 및 그 구동방법

기술의 개요 - 본 기술은 특이점 문제를 개선시키기 위해 김벌 각을 변화시키는 구동 제어부의 제어 하에서 회전하는 제어 모멘트 자이로스코프(CMG) 클러스터의 구동 방법에 있어서, 사용자가 원하는 제어 토크 명령(u) 신호를 입력하는 단계와, 김벌 각(γ)과 구동 시간 간격(T) 동안에 김벌이 구동되어 나타나는 구조적 변화를 포함하는 다음과 같은 목적 함수(V)가 최소가 되도록 하는 김벌 각 속도(γ)의 신호를 계산하여 생성하는 단계와, 생성된 김벌 각 속도 신호에 따라 각각의 김벌을 회전시키는 단계로 이루어진다. - 본 기술은 태양 복사 압력을 이용하여 태양 궤도에 있는 인공 물체의 자세 안성성을 향상시키고 우주 임무를 성공적으로 완성하는 중요한 부분이다. 지구 궤도 및 정지 궤도에 위치하고 있는 인공위성의 자세제어에 중요하게 작용한다.기술의 특징 - CMG 구동시 나타나는 특이점 문제를 피하는 것이 아니라, 김벌각은 물론 특이점 조건의 물리적 상태를 포함하는 신규의 목적 함수를 설정하고, 이 목적 함수가 최소가 되는 조건을 찾아내는 신규의 구동 법칙을 이용하여 특이점 문제를 해결하였다.기술의 장점 - 본 기술은 신규의 CMG 구동 제어 방식에 따르면, CMG를 구동시키기 위하여 선행되는 김벌 각 속도를 구할 때, 그 해를 구할 수 없는 상태, 즉 특이점 상태가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 기술을 CMG에 적용하게 되면, 사용자는 자신이 원하는 대로 CMG를 회전시켜 토크를 발생시킬 수가 있게 되고, 따라서 정확한 자세 제어를 구현이 가능하다.

보유기관

한국과학기술원

등록일

2008-05-22

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